DE3889389T2

DE3889389T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Pumpen hochviskoser Pulpe.

Info

Publication number: DE3889389T2
Application number: DE3889389T
Authority: DE
Inventors: Jukka Timperi; Reijo Vesala; Vesa Vikman
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Sulzer Pumpen AG
Priority date: 1987-07-02
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2008-07-02
Also published as: EP0300251A3; FI872918A; EP0300251A2; FI872918A0; ATE105377T1; EP0300251B1; ES2056078T3; JPS6477790A; CA1325360C; FI88536C; FI88536B; US5058615A; DE3889389D1; RU1836518C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 6 zum Pumpen von hochkonsistenter Pulpe. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignen sich besonders für die Behandlung von hochkonsistenter Fasersuspension in der Papier- und Zellstoffindustrie.
Aus DE-B-11 25 281 ist eine Kreiselpumpe bekannt, die einen Läufer, einen Eintritt und einen Austritt für den Gutstoff bzw. den Spuckstoff und ein Spiralgehäuse aufweist, wovon die ersten 180º eine geschlossene Wand und der danach folgende Abschnitt eine Siebfläche oder ein Sieb bilden. Eine Anzahl dieser Pumpen sind zum Waschen einer durch Mahlen von geschwollenem Getreide erhaltenen Stärkefaser-Suspension auf solche Weise zusammen angeordnet, daß die Suspension in Stufen behandelt wird. Die Wasser- oder Waschflüssigkeitsströmung wird in die entgegengesetzte Richtung gegenüber dem Behandlungsgut geleitet. Die eingesetzten Pumpen sind nur für die Behandlung von niederkonsistenter Fasersuspensionen geeignet.
Es sind mehrere Verfahren und Vorrichtungen fürs Pumpen von hochkonsistenter Pulpe bekannt. Bisher wurden zum Pumpen von hochkonsistenter Pulpe nur Verdrängungspumpen, wie Schraubenpumpen o. dgl. benutzt. Heute tendiert man dazu, die Verdrängungspumpen aufgrund der damit behafteten Mängel und Nachteile zu ersetzten. Man hat sich zum Ziel gesetzt, eine normalerweise beim Pumpen von Wasser und entsprechendem Gut benutzte Kreiselpumpe fürs Pumpen hochkonsistenter Pulpe zu entwickeln. Eines der ersten Probleme, denen man sich begegnet, wenn man Pulpe mit einer Konsistenz von mehr als 8% pumpen will, besteht darin, daß die Pulpe nicht von selbst zum Laufrad der Pumpe in der Saugöffnung fließt. Als Lösung für dieses Problem hat man vorgeschlagen, daß eine spezielle Zubringerschnecke zur Einführung von Pulpe zur Saugöffnung der Pumpe benutzt wird, oder aber daß ein sog. "Inducer" in der Saugöffnung der Pumpe angeordnet wird, um die Pulpe in der Saugöffnung auf das Pumpenlaufrad zu befördern. In der Praxis ist es jedoch nicht möglich gewesen, Pulpe mit einer Konsistenz zu pumpen, die sich 15% nähert. Ein drittes Beispiel für mögliche Ausführungsformen ist eine sog. fluidisierende Kreiselpumpe, die zum Pumpen von hochkonsistenter Pulpe benutzt wird, in welcher Pumpe der Fluidisierungsläufer sich bis zur Saugöffnung der Pumpe oder in einigen Fällen sogar dadurch bis zum Stoffbehälter erstreckt. Durch die Anwendung solch eines Fluidisierungsläufers ist es möglich gewesen, die obengenannte Konsistenz von 15% zu erreichen, was jedoch nicht allen Anforderungen an die Beförderung von Pulpe in der Papier- und Zellstoffindustrie genügt.
Eine Möglichkeit besteht natürlich in der Verdünnung der Pulpe vor dem Pumpen und Eindickung der Pulpe nach dem Pumpen, wie bei verschiedenen Pulpebehandlungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik getan wurde. Diese beschriebene Technik weist jedoch auch Nachteile auf, wie den erhöhten technischen Aufwand, weil in der Kammer vor der Pumpe sowohl Zufuhr- als Mischvorrichtungen, und nach der Pumpe Eindickungsvorrichtung benötigt werden, um die Pulpe zurück auf ihre ursprüngliche Konsistenz zu bringen. Ein weiterer Nachteil besteht in dem erhöhten Energieverbrauch, der zur Eindickung von gepumpter Pulpe erforderlich ist.
Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht, die bisherigen Mängel und Probleme zu eliminieren oder minimieren und somit Pulpe mit einer Konsistenz von mehr als 15% ohne getrennte Verdünnungsvorrichtungen und Eindicker mühelos zu pumpen. Erfindungsgemäß wird Flüssigkeit durch Filterflächen aus der zu pumpenden Pulpe abgeschieden, welche abgeschiedene Flüssigkeit zur Verdünnung der in die Pumpe einfließenden Pulpe verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß all im Pumpprozeß aus der gepumpten Pulpe abgeschiedene Flüssigkeit dem Pumpprozeß zur Verdünnung der zu pumpenden Pulpe rückgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Filterfläche oder Filterflächen mit ein oder mehreren Leitorganen verbunden ist/sind, die all aus der Pulpe abgeschiedene Flüssigkeit zurück zur Pumpe führen, um die zu pumpende Pulpe zu verdünnen.
Andere für das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung charakteristische Merkmale sind aus den beigefügten Patentansprüchen ersichtlich.
Nachstehend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt dabei:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen einer Vorrichtung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 eine vorteilhafte Anwendung gemäß der Erfindung;
Fig. 4 eine zweite vorteilhafte Anwendung gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine dritte vorteilhafte Anwendung gemäß der Erfindung; und
Fig. 6 eine vierte vorteilhafte Anwendung gemäß der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach Fig. 1 umfaßt eine Pumpe, wie etwa eine Kreiselpumpe 1, die konventionell eine Welle 2 und ein Laufrad 3 umfaßt. Es ist möglich, einen Fluidisierungsläufer 4 oder eine andere Vorrichtung in Verbindung mit dem Laufrad 3 anzuordnen, um dem Laufrad Pulpe zuzuführen. Fig. 1 zufolge sind im Gehäuse 5 der Pumpe 1 Filterflächen 6, 7, 8, 9 und 10 angeordnet, welche Flächen auf dargestellte Weise im Gehäuse angeordnet sein können. Die Filterfläche 6 ist am Umfang der Saugöffnung 11 der Pumpe entweder als durchgehender Zylinder oder als getrennte Flächen angeordnet. Entsprechend kann die Filterfläche 7 in der Wand des Gehäuses von Pumpe 1, die der Vorderseite des Laufrads 3 am nächsten liegt, entweder ringförmig sein oder aus getrennten Flächen bestehen. Ferner ist die Filterfläche 8 am Außenumfang des Pumpengehäuses den vorherigen Flächen ähnlich, wie auch die Filterfläche 9, die zumindest teilweise hinter dem Laufrad an der Rückwand des Pumpengehäuses und die Filterfläche 10, die in Verbindung mit einer Austrittsöffnung 12 des Pumpengehäuses angeordnet ist. Hinter den Filterflächen 6, 7, 8, 9 und 10 ist jeweils eine Kammer angeordnet, die durch die Filterflächen filtrierte Flüssigkeit aufnimmt und aus welchen Kammern die Flüssigkeit weiter geleitet wird. Solch eine Pumpe 1 kann über den die Saugöffnung umgebenden Flansch entweder an einem Stoffbehälter, Fallrohr, Saugrohr oder dgl. montiert werden. Fig. 2a & 2b zeigen eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine direkt an einer Wand 22 eines Stoffbehälters 21 auf solche Weise montierte Pumpe umfaßt, daß kein eigentlicher Saugkanal benötigt wird. In diesem Fall (Fig. 2a) ist ein aus einer Filterfläche 23 bestehendes Rohr im Inneren des Stoffbehälters angeordnet, innerhalb welchen Rohres vorteilhafterweise eine Vorrichtung, wie etwa ein die Zuführung von Pulpe erleichternder Fluidisierungsläufer 24 angeordnet ist. In diesem Fall fließt die durch die Filterflächen filtrierte Flüssigkeit direkt in den Stoffbehälter 21 und verdünnt außerhalb des Rohres 23 Pulpe, die somit leichter ins Rohr 23 fließt. Fig. 2a zufolge kann der Fluidisierungsläufer 24 aus dem Rohr 23 vorspringen und dadurch die Pulpeströmung ins Rohr 23 erleichtern. Bei der abgewandelten Ausführungsform von Fig. 2b ist z. B. eine Vorderwand 26 des Gehäuses einer konventionellen Kreiselpumpe 25 als Filterfläche arrangiert, wobei das Laufrad die Flüssigkeit veranlaßt, durch die Filterfläche 26 direkt zur zu befördernden Pulpe zu fließen. Die zum Stoffbehälter, Fallrohr, Saugrohr o. dgl. fließende Pulpe wird somit durch die von den Filterflächen erhaltene Verdünnungsflüssigkeit verdünnt, wobei die Konsistenz der zum Rohr 23 oder der Saugöffnung fließenden Pulpe niedriger als die mittlere Konsistenz der Pulpe im obengenannten Raum ist, die wiederum niedriger als die Konsistenz der gepumpten Pulpe ist, und der Konsistenz von Pulpe entspricht, die in den Stoffbehälter eingegeben wird. Selbstverständlich kann die Pumpe gemäß dieser Ausführungsform eine oder mehrere Filterflächen aufweisen, wodurch die Konsistenz der Pulpe in der Pumpe auch erhöht oder genauer gesagt auf ihren ursprünglichen Wert zurückgebracht wird.
Fig. 3 zeigt eine vorteilhafte erfindungsgemäße Anwendung, die einen Stoffbehälter, ein Fallrohr oder dgl. 30 sowie eine damit verbundene Pumpenanlage 31 aufweist. Die Pumpenanlage 31 kann Pumpen gemäß Fig. 1 und/oder 2 umfassen, wobei die Flüssigkeitskammern für die Filterflächen 6-10 der Pumpen mit einem zum Stoffbehälter 30 führenden Rohr 32 verbunden sind. Ein im Rohr 32 angeordnetes Ventil 33 wird zur Regelung des Verdünnungsflüssigkeits-Durchsatzes benutzt. Selbstverständlich kann eine separate Pumpe angeordnet werden, die Pulpe aus den Räumen hinter den Filterflächen zum Stoffbehälter befördert.
Fig. 4 stellt eine zur Fig. 3 ähnliche Situation dar, mit der Ausnahme, daß ein Druckspeicher 34 samt Ventilen 35 mit dem Rückführrohr 32 für Verdünnungsflüssigkeit verbunden ist, welche Ventile für pulsierende Eingabe von Verdünnungsflüssigkeit in den Stoffbehälter sorgen können. Dieses Verfahren kann bei der Modifikation von Fig. 5 angewandt werden, indem z. B. Verdünnungsflüssigkeit durch Düsen 42 der Grenzfläche 41 von Pulpe und Behälter 40 oder einem Pulpe- und Saugrohr zugeführt wird, wobei die Flüssigkeitsimpulse die Reibung herabsetzen und ferner die Verdünnung effektivieren.
Somit ist die Oberflächenkonsistenz der Pulpe niedriger und die Pulpe fließt leichter, z. B. die Stoffbehälterwand hinab. Die Verdünnungsflüssigkeit kann bei Bedarf auch auf die Pulpe im Stoffbehälter über Düsen 36 als pulsierende Strömung eingegeben werden, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Entsprechend kann Verdünnungsflüssigkeit auch in den unteren Teil des Stoffbehälters als pulsierende oder gleichmäßige kontinuierliche Strömung eingegeben werden, wobei die Konsistenz der Pulpe im unteren Teil des Stoffbehälters abnimmt und die Pulpe leichter zur Pumpe fließt. Falls Verdünnungsflüssigkeit als pulsierende Strömung dem unteren Teil des Stoffbehälters zugeführt wird, kann es möglich sein, einen etwas wirbelschichtartigen Effekt zu erzeugen, der die Strömung von Pulpe zur Saugöffnung der Pumpe ferner erleichtert.
Auf ähnliche Weise kann Verdünnungsflüssigkeit auch bei der Ausführungsform von Fig. 6 eingegeben werden, wobei eine Pumpe 50 in der Rohrinstallation mit Saug- und Ablaufrohr 51 und 52 angeordnet ist. In diesem Fall wird Verdünnungsflüssigkeit durch die in Fig. 1 dargestellten Filterflächen entnommen und über Rohr 53 zur Pulpe im Saugrohr 51 zurückgeführt. Bei dieser Ausführungsform kann auch die in Fig. 4 und 5 gezeigte pulsierende Eingabe vorteilhafterweise angewandt und somit die Reibung zwischen Pulpe und Saugrohr 51 vermindert werden.
In einigen Fällen ist es vorteilhaft, Verdünnungswasser auch hinter das Pumpenlaufrad, bei einigen Pumpen z. B. in den Bereich der aufgrund von Entgasung eingesetzten Rückenschaufeln, zur Verdünnung der zwischen den Schaufeln fließenden Pulpe zu leiten, um bessere Pulpeströmung von hinter dem Laufrad zur Hauptströmung der Pulpe zu erzeugen und Verstopfung des Spalts zwischen Laufrad und Pumpenrückwand zu verhindern. Somit ist es der Erfindung zufolge möglich, filtrierte Flüssigkeit zur Verdünnung von Pulpeflocken zuzuführen, die gelegentlich innerhalb der Pumpe entstehen können und den Pumpprozeß beeinträchtigen. Es ist auch möglich, der Pulpe entzogene Flüssigkeit zur vorübergehenden Einlagerung in einen Lagerbehälter zu leiten und bei Bedarf gelegentliche Konsistenz spitzen oder Pulpeflocken in irgendeinem Teil der Pumpe oder nah daran zu verdünnen, welche Flocken unverdünnt den störungsfreien Pumpbetrieb gefährden können. Es sei betont, daß die von allen Filterflächen abgeschiedene Flüssigkeit nicht zu ein und demselben Verdünnungspunkt geleitet zu werden braucht, sondern daß Flüssigkeit gleichzeitig zu mehreren verschiedenen Stellen geleitet werden kann.
Keine der obigen Figuren zeigt eine Rückführvorrichtung für die interne aus der Pulpe filtrierte Verdünnungsflüssigkeit, weil keine Rückführvorrichtung (d. h. Pumpe) benötigt wird, wenn die Filterflächen auf der Ablaufseite in einer druckbeaufschlagten Kammer angeordnet sind, weil die Flüssigkeit von selbst durch den durch die Höhe der Pulpe im Stoffbehälter und der Pumpe verursachten Druck fließt. Wenn die Verdünnungsflüssigkeit andererseits von der Filterfläche auf der Saugseite entnommen wird, kann eine Pumpe zur Beförderung der Flüssigkeit zur Pulpekammer notwendig sein. Auf ähnliche Weise kann eine Pumpe benötigt werden, wenn Verdünnungsflüssigkeit dem Druckspeicher zugeführt wird, falls einer benutzt wird, weil der Druckspeicher nur in äußerst günstigen Fällen ohne eine getrennte Hydraulikpumpe aufgeladen werden kann, d. h. wenn Flüssigkeit von der Ablaufseite abgeleitet wird, wobei die Flüssigkeit fast mit dem den von der Pumpe erzeugten Druck abgeleitet wird.
Es kann auch ein Wärmetauscher am Rückführrohr für Verdünnungsflüssigkeit angeordnet werden, entweder um Wärme aus der filtrierten Flüssigkeit zurückzugewinnen oder um die filtrierte Flüssigkeit aufzuheizen. Besonders dann, wenn die Pumpeneinheit in Verbindung mit einem Wäscher oder dgl. angeordnet ist, deren Austrittspulpe extrem heiß ist, ist es vorteilhaft, Wärme zurückzugewinnen. Unter gewissen Verhältnissen kann die Aufheizung von Pulpe vorteilhaft sein.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, hat man einen völlig neuen Kreiselpumpentyp entwickelt, mit dem sich dickere Pulpe als bisher pumpen läßt ohne die Gefahr, daß die Pulpe Gewölbe in der Nähe der Saugöffnung der Pumpe bildet oder daß die Pulpe das Pumpenlaufrad sonst nicht erreicht. Die obigen Ausführungsformen sind jedoch als Beispiel zur Veranschaulichung gegeben und sollten nicht unbedingt als einschränkend verstanden werden. Somit braucht eine eingesetzte Kreiselpumpe keineswegs eine sog. Fluidisierungspumpe zu sein, sondern es sind auch andere Lösungen möglich. Die Erfindung kann sehr wohl auf eine konventionelle Kreiselpumpe oder auf eine Pumpe angewandt werden, in der eine Zubringerschnecke, wie etwa ein sog. "Inducer" oder dgl. zur Zuführung von Pulpe in die Pumpe benutzt wird. Es ist auch nicht notwendig, daß die Verdünnungswasser filtrierenden Filterflächen genau dort angeordnet sind, wo sie bei den dargestellten Ausführungsformen, in Fig. 1 und 2 also positioniert sind. Auf ähnliche Weise umfaßt der in den Ansprüchen benutzte Begriff Pumpbereich alle mit dem Pumpen verbundene Operationen, also von dem Moment an, wo sich die Pulpe zur Pumpe hin in Bewegung setzt bis zu dem Moment, wo sie aus der Ablauföffnung der Pumpe weiter befördert wird. Auch die Entgasungssystem bezieht sich auf die ganze Pumpe oder damit verbundene Zusatzgeräte, die zur Entgasung in der Pumpe benutzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Pumpen von hochkonsistenter Pulpe, wobei während des Pumpprozesses aus der zu pumpenden Pulpe Flüssigkeit abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte aus der beim Pumpprozeß zu pumpenden Pulpe abgeschiedene Flüssigkeit dem Pumpprozeß rückgeführt wird, um die zu pumpende Pulpe zu verdünnen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abgeschiedene Flüssigkeit der Pulpe im Bereich von an einem Laufrad angeordneten Rückenschaufeln im Pumpbereich des Pumpprozesses oder einem im Pumpbereich des Pumpprozesses angeordneten Entgasungssystem zugeführt wird, um für den Pumpprozeß nachteilige Pulpeflocken zu verdünnen.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedene Flüssigkeit der zu pumpenden, der Pumpe zufließenden Pulpe auf solche Weise zugeführt wird, daß die Konsistenz der zu pumpenden Pulpe niedriger ist als die der Pulpe nach dem Pumpprozeß.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedene Flüssigkeit der zu pumpenden Pulpe als pulsierende oder gleichmäßige, kontinuierliche Flüssigkeitsströmung auf solche Weise zugeführt wird, daß die abgeschiedene Flüssigkeit dazu benutzt wird, die Reibung zwischen der Pulpe und den Wänden eines Stoffbehälters oder entsprechenden die Pulpe enthaltenden Behälters zu verringern und gleichzeitig die Pulpe zu verdünnen.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschiedene Flüssigkeit zurückgeführt wird, um die zu pumpende Pulpe entweder unmittelbar vor dem Erreichen des Saugbereiches des Pumpprozesses oder vor dem gesamten Pumpprozeß zu verdünnen.

6. Vorrichtung zum Pumpen von hochkonsistenter Pulpe, welche Vorrichtung eine Pumpe mit einer Welle und Organen zum Pumpen von Pulpe umfaßt, in welcher Vorrichtung eine oder mehrere Filterflächen in Verbindung mit der Pumpe angeordnet ist/sind, durch die Flüssigkeit aus der zu pumpenden Pulpe abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Filterfläche bzw. -flächen mit ein oder mehreren Leitorganen verbunden ist/sind, die all von der Pulpe abgeschiedene Flüssigkeit zur Pumpe zurückführen, um die zu pumpende Pulpe zu verdünnen.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitorgane als Rohrleitungen vorgesehen sind, die zu einem stromaufwärts von der Pumpe gelegenen Stoffbehälter oder entsprechenden Behälter oder einer erwünschten Stelle innerhalb der Pumpe führen.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Kreiselpumpe ist, wobei eine oder mehrere Filterflächen mit derem Gehäuse in Verbindung stehen.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filterfläche vorgesehen ist, die von der Saugöffnung der Pumpe vorspringt, und daß die Pumpe mit einem Läufer versehen ist, der sich zur Innenseite der Filterfläche erstreckt, um den Ablauf von aus der Pulpe abgeschiedener Flüssigkeit durch die Filterfläche direkt zur Pulpe zu bewirken, und wobei ein sich zur Innenseite der Filterfläche erstreckender Teil des Läufers, z. B. durch Fluidisierungsschaufeln oder ein schneckenartiges Eingabenorgan gebildet wird.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Kreiselpumpe ist, die mit einem Saugbehälter oder entsprechenden Behälter auf solche Weise verbunden ist, daß die abgeschiedene Flüssigkeit durch die Vorderwand des Pumpengehäuses direkt in die durch die Pumpe fließende Pulpe abgeleitet wird.